Ciclo celular, mitosis, meiosis clase 27 mayo 2015
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Ciclo Celular, División y Muerte Celular
BIOLOGÍA
U.N.P.S.J.B.
MEDICINA
Primer Cuatrimestre 2015
ReproducciReproduccióón Celularn Celular
Mitosis y MeiosisMitosis y Meiosis
La ReproducciLa Reproduccióón Celular es la base n Celular es la base del crecimiento de los organismosdel crecimiento de los organismos
Permite la ReproducciPermite la Reproduccióónn
Los Seres Vivos necesitan crecer y Los Seres Vivos necesitan crecer y renovar los tejidos constantementerenovar los tejidos constantemente
� La piel humana se regenera completamente cada 28 a días
� Las raicillas de cebolla crecen varios milímetros diarios
En el nEn el núúcleo de la ccleo de la céélula estlula estáá la la
informaciinformacióón que regula este proceson que regula este proceso
CONFORMACION ADN
NUCLEOSIDO:
Base nitrogenada unida covalentemente al carbono 1′ de la desoxirribosa,
AZUCAR – Pentosa -
La Desoxirribosa es una Ribosa a la que le falta un oxígeno en el
carbono 2′:
NUCLEOTIDO:
Si a un nucleósido le sustituimos el grupo hidroxilo del carbono 5′ por un grupo fosfato,
obtenemos un nucleótido
ConformaciConformacióón del ADNn del ADN
Bases Nitrogenadas
Adenina
Timina
Citosina
Guanina
Grupo Fosfato
Desoxirribosa
Nucleótido
1.-Cada grupo fosfato une el carbono 3’de un azúcar con el carbono 5’del azúcar siguiente a lo largo del esqueleto
2.-Pares de bases complementarias forman puentes de hidrogeno que mantienen unidas las 2 cadenas de la doble hélice de DNA (por
el carbono 1 de la Desoxirribosa)
3.-Los Pares T-A tienen 2 puentes
de Hidrogeno
4.-Los Pares C-G tienen 3 puentes de
Hidrogeno
5.-Ambas cadenas corren en la dirección 5-3. Son anti-paralelas
Ojo!
UNA CROMÁTIDA, cada cromatidahermana, UN CROMOSOMA simple
o UN CROMOSOMA “HIJO”
= 1 (una) MOLÉCULA DE ADN (con su
doble cadena de nucleótidos)
G1
S Síntesis de ADN
G2
Interfase
� Secuencia ordenada de eventos :
� Interfase, donde los cromosomas se duplican
� Fase mitótica donde ocurre división celular
Ciclo Celular EucariotaCiclo Celular Eucariota
Ciclo Celular EucariotaComprende 5
fases:
1. G1 (gap 1)
2. S (síntesis)
3. G2 (gap 2)
4. M (mitosis)
5. C (citocinesis)
La duración del ciclo celular varia ampliamente según el tipo celular
Interfase
5. C (citocinesis)
1.2.
3.
4.
Las células que no se dividen nunca
permanecen en G1 que se denominará G0.
InterfaseInterfase� G1: La célula crece hasta alcanzar una masa critica necesaria
para poder repartir el material. Se incrementa la cantidad de ARN, el ADN se transcribe y se traduce, dando lugar a proteínas necesarias para la vida celular y para la síntesis del ADN (síntesis de móleculas y macromoléculas, formación de nuevas membranas, armado de nuevos organelos). Existe un punto R de restriccion o sin retorno que una vez sobrepasado conduce a la Division
� Fase S: Duplicación del material hereditario, el cromosoma pasa de tener una cromátida a tener dos, cada una compuesta por una doble hélice de ADN producto de la duplicación de la original, como la replicación del ADN es semiconservativa, las dos dobles hélices hijas serán exactamente iguales, y por tanto las cromátidas hermanas, son genéticamente idénticas.
� G2: Es la fase más corta de la interfase, se sintetizan proteinas que desestabilizan la membrana nuclear y componentes del Huso. Se preparan todos los componentes de mitosis, al final de esta fase, se produce una señal que dispara todo el proceso de la división celular.
Centrómero
Cromátidas hermanas
duplicación del cromosoma
cromátidashermanas
centrómero
cromosomasdistribuidos acélulas hijas
� Fase S Antes de que la célula se divida, los cromosomas se duplican produciendo dos cromátidas hermanas (en esa fase el ADN se encuentra desespiralizado!)
AUTODUPLICACION DEL ADN
La iniciación de la replicaciónAcontece en un cierto grupo de nucleótidos, el origen de la
replicación, requiere entre otras de las enzimas:
1. helicasas rompen los puentes hidrógeno en diferentes partes del DNA
2. las topoisomerasas alivian la tensión, capaces de actuar sobre la topología del ADN. (tres tipos de ADN topoisomerasas)
3. las proteínas de unión a cadena simple (ssdp) mantienen separadas
(estabilizan) las cadenas abiertas.
Una vez que se abre la molécula, se forma una
área conocida como "burbuja de replicación
� Los procariotas abren una sola burbuja de replicación, mientras que los eucariotas múltiples.
� El ADN se replica en toda su longitud por confluencia de las "burbujas".
AUTODUPLICACION DEL ADN
Dado que las cadenas del ADN son antiparalelas,
y que la replicación
procede solo en dirección 5' a 3'
en ambas cadenas, una
cadena formaráuna copia continua,
mientras que en la otra se
formarán una serie de
fragmentos cortos conocidos
como FRAGMENTOS DE OKAZAKI .
AUTODUPLICACION DEL ADN
Para que trabaje la ADN polimerasa es necesario la presencia, en el inicio de cada nuevo fragmento, de pequeñas
unidades de ARN conocidas comoCEBADORES
A posteriori, se activan otras enzimas, que remueven los fragmentos de ARN y
La ADN LIGASA une fragmentos a la cadena en crecimiento forma enlaces covalentes entre el extremo 5’ de una
cadena polinucleotídica y el extremo 3’de otra cadena polinucleotídica.
También se denomina enzima de unión de polinucleótidos.
Por la ADN polimerasa La ADN polimerasa (existen de 3 tipos: I, II y III) los nuevos
nucleótidos entran en la horquilla y se enlazan con el nucleótido correspondiente de la
cadena de origen (A con T, C con G).
FASE S: AUDODUPLICACION o REPLICACION DEL ADN
RESOLVER
� 1.-“El ciclo celular abarca toda la vida de una persona, desde que nace hasta que muere”. ¿Es correcto?
� 2. ¿Qué ocurre en las fases G1 y G2? Describe.
� 3. Cuales son las Enzimas principales implicadas en la fase S. Describe la función de cada una
� 4.- Que constitución química y que función cumplen en etapa S, los llamados CEBADORES
� 5. Cual es el sentido biológico de los denominados FRAGMENTOS DE OKASAKI
G1
S Síntesis de ADN
G2
Interfase
� Secuencia ordenada de eventos :
� Interfase, donde los cromosomas se duplican
�Fase mitótica donde ocurre división nuclear
Ciclo Celular EucariotaCiclo Celular Eucariota
MitosisMitosis
��ProducciProduccióón n ClonalClonal de Cde Céélulas lulas
�Ocurre en células EUCARIOTAS
�Las células pueden ser diploides o haploides
� Crecimiento
Funciones de la MitosisFunciones de la Mitosis
� Regeneración de los Tejidos
� Reemplazo de células
� Origen de esporas o gametas en ciclos de vida NO DIPLONTES
Células muertas
Células en división
Epidermis, la capa exterior de la piel
Dermis
� Reproducción Asexual o Vegetativa
Membrana Nuclear
Huso acromático temprano
Centríolos
Cromátidas hermanas
Etapas de la MitosisEtapas de la Mitosis
� Interfase: El nucleolo y la membrana celular se distinguen y los cromosomas están en forma de cromatina
� Profase: Los cromosomas se condensan y la membrana nuclear ya no es visible.
� Aparece el huso acromático y se une a los centrómeros
� Los centríolos comienzan a migrar hacia los polos
METAFASE TELOFASE Y CITOQUINESIS
Plano ecuatorialde la metafase
Huso Cromosomashijos
Surco desegmentación
Formacióndel nucleolo
Formación dela membrana nuclear
ANAFASE
Metafase: los cromosomas gruesos y enrollados, cada uno con dos cromátidas, se alinean en la placa ecuatorial de la célula
Anafase: Las cromátidas hermanas de cada cromosoma doble, se separan y migran hacia los polos.
Telofase: Los cromosomas están en los polos y son cada vez más difusosLa membrana nuclear se vuelve a formar y el citoplasma se divide.
La La CitoquinesisCitoquinesis o Citocinesis es o Citocinesis es
diferente en vegetales y animalesdiferente en vegetales y animales
� En animales, ocurre por un proceso de segmentación
� Aparición de un surco de segmentación.
Surco desegmentación
Anillo de contracciónhecho de microfilamentos
Células hijas
Surco de Segmentación
� En plantas, vesículas con material de la pared celular se fusionan para
formar la placa celular que luego se convierte
en pared celular
Vesículas conteniendomaterial de la pared
Formación dela placa celular
Placa celular Células hijas
Pared de lacélula parental
Núcleo hijo
Pared celular Nueva pared
� Fases de la Mitosis
MeiosisMeiosis
Funciones de la MeiosisFunciones de la Meiosis
� Reducir el número de cromosomas (diploide a haploide) En ciclos de vida Diplontes, los gametos (células sexuales haploides), al unirse durante la fecundación, vuelven a formar células diploides.
� Promover e incrementar la diversidad y variabilidad genética entre los individuos producidos.
Meiosis consiste de dos divisiones celulares (meiosis I y meiosis II)
� Interfase: Duplicación del ADN.
Cromosomas
Centrómero
Cromátidas hermanas
Cromosomas homCromosomas homóólogos logos (duplicados durante la (duplicados durante la fase S del ciclo celular) fase S del ciclo celular)
unidos por pares durante unidos por pares durante la divisila divisióón celularn celular
MEIOSIS: los cromosomas homólogos se separan
INTERFASE PROFASE I METAFASE I ANAFASE I
Centrosomas (con pares de centríolos)
Membrananuclear
Cromatina
Sitio de entrecruzamiento
Huso
Cromátidashermanas
Tétrada
Microtúbulosunidos
Planoecuatorial
Centrómero
Cromátidas hermanaspermanecen unidas
Los cromosomashomólogos se separan
Duplicación del ADN. Profase I: Formación de cromosomas y entrecruzamiento, donde los cromosomas homólogos intercambian sectores. El núcleo se rompe.
Metafase I: Aparece el huso acromático. Los cromosomas homólogos se fijan por el centrómero a las fibras del huso.
Anafase I: Las fibras del huso se contraen separando los cromosomas y arrastrándolos hacia los polos celulares.
MEIOSIS II: las cromátidas hermanas se separan
TELOFASE I y CITOQUINESIS PROFASE II METAFASE II ANAFASE II
Surcos desegmentación
Las cromátidashermanas se separan y migran a los polos
TELOFASE IIY CITOQUINESIS
Los cromosomas se desespiralizan y convierten en cromatina Cuatro células hijas haploides
Se forman dos células hijas haploides (n)
Se forman los cromosomas y se rompe el núcleo
Cromosomas se ubican en el centro y se fijan al huso acromático
GametogGametogéénesis y Ovognesis y Ovogéénesisnesis
� En los CICLOS DE VIDA DIPLONTES, en individuos machos, la gametogénesis recibe el nombre de espermatogénesis y tiene lugar en los órganos reproductores masculinos.
� En los individuos hembras, la gametogénesis recibe el nombre de ovogénesis y se realiza en los órganos reproductores femeninos.
� En el macho se forman los espermatozoides y en las hembras los óvulos
Cariotipo HumanoCariotipo Humano
� Ser humano tiene 23 pares de cromosomas en cada célula somática
POSIBILIDAD 1 POSIBILIDAD 2
Orientación independiente de los
cromosomas enmetafase I
Metafase II
Gametos
Combinación 1 Combinación 2 Combinación 3 Combinación 4
ProducciProduccióón de descendencia variadan de descendencia variada
TétradaQuiasma
Centrómero
FormaciFormacióón de Quiasmas (Meiosisn de Quiasmas (Meiosis--Profase I)Profase I)
MITOSIS MEIOSIS
CELULA PARENTAL(antes de la replicación de cromosomas)
Sitio del entrecruzamiento MEIOSIS I
PROFASE Itétrada formada por la sinapsis de cromosomas homólogos
PROFASECromosomas duplicados(dos cromatidashermanas)
METAFASE
Replicación decromosoma
Replicación de cromosoma
2n = 4
ANAFASETELOFASE
Los cromosomas se alinean en el plano ecuatorial
Las tétradas se alinean en el plano ecuatorial
METAFASE I
ANAFASE ITELOFASE ILas cromátidas
hermanas se separan en anafase
Los cromosomas homólogos se separan durante anafase I, las cromátidas hermanas permanecen unidas
No hay más replicación de cromosomas, las cromátidas hermanas se separan en anafase II
2n 2n
Células hijas
Células hijas de meiosis II
MEIOSIS II
Células hijas
meiosis I
Haploiden = 2
n n n n
Célula diploide
ComparaciComparacióón entre la Mitosis y la Meiosisn entre la Mitosis y la Meiosis
M.........?
Tipo de división celularmediante el cual se
segregan, se separan los cromosomas en dos
cromatidas que se disitribuyen en células
hijas.
M.........?
Tipo de división celular queocurre en células diploides
produciendo celulashaploides. División
reduccional
Cromatida= 1 mol
ADN
Cromosoma Doble
Cromatida= 1 mol
ADN
CICLOS BIOLÓGICOS
Uno de los puntos cruciales de la
reproducción sexual es la
fecundación
La cigota cuenta con la suma de
informaciones genéticas
de ambas GAMETAS.
Fecundación
Si la fecundación va a duplicar
ese número, es necesario, previa o posteriormente
una reducción del número de cromosomas: meiosis
1.-Contrarresta los efectos de la fecundación
•Exclusivo de EUCARIOTAS
•Ocurre en células diploides (2n) o poliploides
2.- Es fuente de variación hereditaria
•Recombinación Génica : Profase Meiosis I
•Recombinacion Cromosómica: Anafase Meiosis I
La Meiosis, opera
transformando células
diploidesen
haploidesFecundación Meiosis
Haploide
Diploide
¿En que momento de la vida de los organismos puederealizarse la meiosis?
Se distinguen tres modelos básicos de ciclos de vida, cuando se analizan los diversos
modos de reproducción sexual .
Ciclo haplonteCiclo diplonteCiclo haplodiplonte
1. Ciclos haplontes.La meiosis ocurre luego de la formación del Zigoto originándose células haploides (NO NECESARIAMENTE gametas).
2. Ciclos diplontes.La meiosis origina gametas n (antes de la formación del zigoto) que luego de la fecundación dan lugar a un zigoto 2n
3. Ciclos haplodiplontes:Comprende dos fases multicelulares una haploide (GAMETOFITO) y otra diploide (ESPOROFITO)
1.-CICLO HAPLONTE
AdultoHAPLOIDE
(n)
Desarrollo
Células Gameta Gameta
HAPLOIDES HAPLOIDE + HAPLOIDE
FecundaciónCigotoDIPLOIDE
(2n)
Meiosis
Fecundación
Meiosis
HAPLONTE
En el ciclo de vida haplonte, el organismo es haploide y el únicoestadio diploide es el cigoto.
Hongo (Rhizopus oligosporus)(organismo haploide)
HAPLOIDE (n)
Organismo maduro
DIPLOIDE (2n)
Cigoto (2n)
Esporas(n)
GametasMasculina (n)
Femenina(n)
Cubierta protectora
cigoto
fecundación
meiosis
haploide diploide
2.- CICLO HAPLODIPLONTE
Fecundación Meiosis
HAPLOIDE (n)
HAPLO-DIPLONTE
En la alternancia de generaciones, el organismo atraviesa ambos estadíos, haploide y diploide
helecho (Humata
tyermanii)(esporofito diploide)
Gametofito(n)
DIPLOIDE (2n)
Gametasmasculina (n) Femenina (n)
cigoto (2n)
Esporofito(2n)
Esporas (n)
3.-CICLO DIPLONTE
AdultoDIPLOIDE
(2 n)
Desarrollo
Células Gametas Gametas
DIPLOIDES HAPLOIDE + HAPLOIDE
FecundaciónCigotoDIPLOIDE
(2n)
meiosis
Fecundación
HAPLOIDE (n)
GametesM (n) F (n)
DIPLONTE
En el ciclo de vida diplonte, el organismoes diploide y las gametas son el únicoestadío haploide.
Elefante (Loxodonta
africana)(Organismo diploide)
DIPLOIDE (2n)Cigoto (2n)
Organismomaduro
ANISOGAMIA
Fecundación
TALO
Fem
2N
TALO
Masc
2N
mei
osi
sm
eio
sis
Fecundación
Gametangio Femenino
Gametas
Gametas
Mitosis
Gametangio Masculino
Cigoto(2n)
Mit
osi
s
Mit
osi
s
Filamentos Juveniles
FECUNDACIÓNMEIOSIS
n
MEIOSISFECUNDACIÓN
2n
FECUNDACIÓNMEIOSIS
2n
n